湖北省咸宁市2023-2024学年高一下学期期末联考物理试卷（Word版附解析）

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本试卷共8页，时长75分钟，满分100分。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 将一三角形（楔形）木块置于粗糙水平地面，再将一方形物体置于三角形木块斜面上，如图所示。试判断下列三种假设情况下三角形木块受到地面的摩擦力是否为零。情况甲：物体静止于斜面；情况乙：物体沿斜面匀速下滑；情况丙：物体沿斜面匀加速下滑。（三种情况三角形木块均静止）（ ）
A. 三种情况均为零B. 三种情况均不为零
C. 甲乙为零，丙不为零D. 甲为零，乙丙不为零
【答案】C
【解析】
【详解】若物体沿斜面匀速下滑或静止在斜面上时，以整体为研究对象，则处于平衡状态，则水平方向没有加速度，因此地面对物体没有摩擦力；
物体沿斜面加速下滑，以物块和斜面组成的整体为研究对象，运动分析，水平方向存在向左分加速度，根据牛顿第二定律得知，地面对斜面有向左的摩擦力；
即甲乙三角形木块受到地面的摩擦力为零，丙中三角形木块受到地面的摩擦力不为零。
故选C。
2. 某同学打篮球时在罚球线上立定向斜上方抛投，投入一个空心球。球从离手到进入篮筐为止的过程中，下列其动能随距离地面高度h的变化图最接近的是（图中虚线的箭头方向表示过程的先后顺序）（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】篮球离手后受重力和空气阻力作用，水平方向做减速运动，升到最高点时水平方向上仍有速度；竖直方向在上升过程中最高点速度减到零，由于重力大于空气阻力，下落过程加速运动，则篮球的动能先减小后增大，且在最高点时动能最小，故选A。
3. 某静电场的电场线与x轴平行，电势随x坐标变化的关系图像如图所示。若将一带电的粒子（重力不计）从坐标原点O由静止释放，在仅受电场力的作用下，该粒子在x轴上沿着轴线的正方向运动，则下列说法正确的是（ ）
A. 该带电粒子一定带负电荷
B. 该电场可能是点电荷形成的电场
C. 在x轴上M点，电场强度大小为零
D. 该粒子沿x轴从O点到N点的过程中，电势能一直减小
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图像可知，电势沿x轴正向电势逐渐减低，可知电场线沿x轴正向，粒子在x轴上沿着轴线的正方向运动，则该粒子带正电，选项A错误；
B．图像的斜率等于场强，可知该电场为匀强电场，不可能是点电荷形成的电场，选项B错误；
C．图像的斜率等于场强，可知在x轴上M点，电场强度大小不为零，选项C错误；
D．该粒子沿x轴从O点到N点的过程中，电场力做正功，则电势能一直减小，选项D正确。
故选D。
4. 两木块以细绳连接，置于光滑面上，如图所示。当质量为m的木块沿着斜面下滑L时，绳子的拉力对木块m做功为（ ）
A. mgLB. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】对质量为2m物块
对质量为m的物块
绳子的拉力对木块m作功为
联立解得
故选D。
5. 《天体物理学杂志快报》曾报道天文学家发现了2例来自黑洞—中子星并合的引力波事件。质量较大的天体为黑洞，质量较小的天体是中子星，在一段较长时间，这两颗相距较近的天体，在相互间万有引力的作用下，绕连线上某点做匀速圆周运动。对于黑洞—中子星构成的双星，下列说法中正确的是（ ）
A. 两颗天体中质量大的黑洞动能较小B. 黑洞做匀速圆周运动的角速度较大
C. 中子星做匀速圆周运动的向心力较小D. 两颗天体做匀速圆周运动的半径相等
【答案】A
【解析】
【详解】两颗天体绕同一点转动，则做匀速圆周运动的角速度，两者之间的万有引力充当向心力，可知做匀速圆周运动的向心力大小相等，根据
则质量较大的天体为黑洞的运动半径较小；根据
可知转动半径较大的动能较大，即两颗天体中质量大的黑洞动能较小，选项A正确，BCD错误。
故选A。
6. 电容器是一种重要的电学元件，在电工、电子技术中应用广泛。使用图甲所示电路观察电容器的充、放电过程。电路中的电流传感器与计算机相连，可以显示电路中电流随时间的变化。图甲中直流电源电动势，实验前电容器不带电。先使S与“1”端相连给电容器充电，充电结束后，使S与“2”端相连，直至放电完毕。计算机记录的电流随时间变化的曲线如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 图像阴影为图像与对应时间轴所围成的面积表示电容器的能量
B. 阴影部分的面积和肯定不相等
C. 阻值大于
D. 计算机测得，则该电容器的电容约为0.15F
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据可知图像与对应时间轴所围成的面积表示的物理意义是电容器的电荷量，故A错误；
B．S1表示电容器充电后所带电荷量，S2表示电容器放电的电荷量，所以
S1=S2
故B错误；
C．由题图乙可知电容器充电瞬间电流比电容器放电瞬间电流大，且电容器充电瞬间电源电压和放电瞬间电容器两端电压相等，则有
所以
故C错误；
D．该电容器的电容为
故D正确。
故选D。
7. 已知某车的质量为m，额定功率为P，运动过程中，若保持额定功率P不变，汽车所受的阻力大小恒定，汽车能达到的最大速度为v。若司机以的恒定功率启动，从静止开始加速做直线运动，当速度为时，汽车的加速度为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】汽车受的阻力为
若司机以的恒定功率启动，从静止开始加速做直线运动，当速度为时的牵引力
加速度
故选B。
8. 设地球为正球体，半径为R，自转周期为T，则下列叙述正确的是（ ）
A. 在中国与在美国的时间不同，所以转动的角速度也不同
B. 因为北极与赤道距地心的距离一样，所以视重相同
C. 若将一质量为m的物体从北极移到赤道上，则重力变小
D. 在维度为的地方，其向心加速度为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．地球绕地轴转动时，转动的各点角速度相同。故A错误；
BC．重力是由万有引力引起的，其中一部分万有引力提供向心力，另一部分产生视重，就是重力，所以不同纬度处重力加速度值不同，视重不同。赤道上最小，北极最大。若将一质量为m的物体从北极移到赤道上，则重力变小。故B错误，C正确；
D．在不同纬度处，圆周运动的轨迹是纬度所在平面，圆周运动的半径为，故该平面轨道上各点的向心加速度大小为
故D正确。
故选CD。
9. 如图甲，电动势为0.10V的电池，连接一安培计A，两者的内电阻均可忽略。电池的一端连接一长度为1.0m导线的右端，安培计的另一端接上导线的某一点，x为接点与导线左端的距离，导线由一段钨丝（电阻率为）和一段铜丝（电阻率为）串联而成，其截面积相同。由安培计测得的电流I，得到电路电阻R和x关系如图乙。则下列说法正确的是（ ）
A. 铜丝在左，长度为0.3mB. 导线的截面积约为
C. 当时，电路的电阻约为D. 当时，电路消耗的功率约为0.36W
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据电阻定律，图像斜率与电阻率正相关，由图乙可知，当x较大时，电阻变化较快，则电阻率较大，所以导线的左边部分为铜丝，长度为0.3m，故A正确；
B．根据
所以对左边金属线
解得
故B错误；
C．根据图像可知，x≥0.3m时
则时，电路的电阻约为，故C错误；
D．当x＝0.5m时
电池消耗的功率
故D正确。
故选AD。
10. 在真空中，一点电荷在M、N两点产生的电场场强方向如图所示，已知M、N两点连线上中点位置的电场强度大小为72N/C，取，，则（ ）
A. 该点电荷为负电荷B. N点电势高于M点电势
C. N点的电场强度大小为D. N点的场强与M点的电场强度大小之比为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．反向延长两场强方向，交点O为带正电的场源电荷位置，如下图所示，沿电场线方向电势逐渐降低，所以N点电势高于M点电势，故A错误，B正确；
CD．C为MN的中点，设NC=MC=OC=a，则C点场强
则N点场强

M点场强
N点的场强与M点的电场强度大小之比为，选项C正确，D错误。
故选BC
二、非选择题：本题共5小题，总分共60分。
11. 小华同学采用如图甲所示的装置探究平抛运动规律，由于缺少坐标纸，小华采用频闪照片获取小球运动过程中的位置，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光。某次拍摄时，小球在抛出瞬间频闪仪恰好闪光，拍摄的照片如图乙所示。图中的O点为第1个影像点，点为第5个影像点，点为第9个影像点。根据实验过程，回答以下问题：
（1）该频闪仪的闪光频率为______赫兹。
（2）采用图甲装置获得平抛运动轨迹，关于实验条件的说法，正确的是______。
A 斜槽轨道必须光滑B. 斜槽轨道末端必须水平
C. 小球每次从斜槽上不同的位置无初速度释放D. 小球每次从斜槽上同一位置无初速度释放
（3）小华测量出第1、第5和第9个影像点间的距离比，重力加速度为，则由此可以计算出小球从O点抛出的初速度为______（取，，计算结果保留2位有效数字）
【答案】（1）20 （2）BD
（3）0.90
【解析】
【小问1详解】
频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，则
【小问2详解】
为了获得相同的初速度，需要每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，斜槽轨道不需要光滑，为保证小球飞出时速度水平，所以斜槽轨道末段需要水平。
故选BD。
【小问3详解】
根据平抛运动规律可得第1和第5点之间

则
第5和第9个影像点间

则
根据，可得
12. 白炽灯灯泡是二十世纪最主要的照明光源，现在一些场景依然在使用，小华从白炽灯泡内取出一段均匀灯丝，为测量该灯丝的电阻率，进行以下实验步骤：
①用游标卡尺测量该灯丝的长度L，用螺旋测微器测量该灯丝的直径d，其示数分别如图甲所示。
②设计出如图乙所示的测量电路，连接好实验器材，待测灯丝为，与定值电阻并联的电压表为，与灯丝并联的电压表为，两电压表均视为理想电压表。
③闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，同时记录电压表、的示数分别为、，测量多组数据并做出关系图像如图丙所示。
根据以上实验步骤，回答下列问题：
（1）该灯丝长度______cm，直径______mm。
（2）根据步骤③所做出的关系图像可得该灯丝的电阻______（用a、b、表示），该灯丝的电阻率______（用a、b、L、d、表示）。
（3）小华通过测量对比确定白炽灯灯丝为钨丝，白炽灯使用时，钨丝因受热而升华，灯丝变得越来越细，但长度不变，小华由此判定白炽灯泡使用一段时间后其亮度会______（填“变亮”“变暗”或“不变”）。
【答案】（1） ①. 10.025 ②. 4.485##4.486##4.487
（2） ①. ②.
（3）变暗
【解析】
【小问1详解】
[1]该灯丝的长度10cm+0.05mm×5=10.025cm
[2]直径4mm+0.01mm×48.6=4.486mm
【小问2详解】
[1]根据
可得
则
则
[2]根据
该灯丝的电阻率
小问3详解】
灯丝变得越来越细，但长度不变，可知灯丝电阻变大，根据
可知功率变小，由此判定白炽灯泡使用一段时间后其亮度会变暗。
13. 如图所示，光滑水平面上固定两颗铁钉A、B，A上固定一根长为3m的轻绳，轻绳另一端固定一可视为质点的小球，时刻小球位于且轻绳刚好伸直，给小球一个垂直于绳的初速度使小球绕A做顺时针匀速圆周运动，经小球转动半周到达，该过程中细绳拉力大小恒为5N，从起小球绕B继续做匀速圆周运动，再转动半周达到，该过程中细绳拉力大小恒为6N，求：
（1）A、B两颗钉子之间的距离；
（2）小球从运动到所用的时间。
【答案】（1）0.5m；（2）2.5s
【解析】
【详解】（1）依题意可知，水平面光滑，给小球一个垂直于绳的速度，小球在绳子的拉力作用下做匀速圆周运动，设绳长为L，速度为v，则有第一个半周
设两钉子间的距离为，则有第二个半周
联立解得
（2）依题意可知，第一个半周经历的时间为3s，则有
则第二个半周经历的时间
14. 跳绳是中学生的一项重要体育活动，教育部于2022年将跳绳正式纳入全国中考体育考核项目。质量为40kg的小明原地跳绳，其速度大小v随时间t的变化图像如图所示，重力加速度为，不计空气阻力。根据图像求解以下问题：
（1）求该同学跳绳过程中的最大速度和上升的最大高度；
（2）求该同学跳绳过程中克服重力做功的平均功率。
【答案】（1）1.5m/s；0.1125m；（2）90W
【解析】
【详解】（1）由图像可知，该同学向上减速和向下加速过程都是匀变速直线运动，根据对称性，从最高点到最低点用时
则最跳绳过程中的最大速度为
上升的最大高度为
（2）依题意可知，该同学每跳一次克服重力做的功为
该同学每跳一次用时为
因此该同学克服重力做功的平均功率为
15. 如图所示，竖直平面内存在水平向左的匀强电场，场强大小为，一长为d的绝缘细线一端固定于O点，另一端系一个可视为质点的带正电小球，小球质量为m，电荷量为q，初始时刻小球静止在P点。现在P点给小球一垂直于OP的初速度使小球沿着圆周运动到圆周最高点M，小球到达M点时细线刚好断开。重力加速度为g，空气阻力不计，求：
（1）小球在P点静止时细线受到的拉力大小；
（2）小球运动到M点时的速度大小；
（3）细线断开后，小球电势能与M点相同的位置离M点的高度差。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球在P点静止，则小球受到的重力、电场力、拉力三力平衡，设绳子与竖直方向夹角为，则由平衡可知
联立可得
（2）小球从P点到M点由动能定理可得
可得粒子到达M点的速度为
（3）细线从M点断开，当到达与M点在同一竖直线上时，小球的电势能与M点电势能相等，该过程小球沿着水平方向的加速度为
根据题意可知小球到达电势能与M点相同的位置时水平方向速度大小不变，则经过的时间为
小球在竖直方向做自由落体，则此过程中小球下落的竖直高度为
联立解得